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Dienstag, 28.03.2017
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Weltrekord für Nano-Magneten

Künstliches Magnetmolekül übertrifft alle bisherigen Molekülkonstrukte

Einen Magneten aus nur einem Molekül herzustellen – das ist das Ziel von Wissenschaftlern aus aller Welt. Jetzt haben deutsche Chemiker ein Molekül produziert, das einen neuen Weltrekord in puncto Magneteigenschaften aufstellt. Mögliches Einsatzfeld solcher Moleküle sind magnetische RAMs, Arbeitsspeicher im Computer, die sich mehr Informationen dauerhaft merken und dadurch schneller sind.
Magnetfeld

Magnetfeld

Vögel, Fische und andere Lebewesen orientieren sich bei ihren Wanderungen am Magnetfeld der Erde. Sie nutzen dazu winzige Kristalle des Eisenoxids Magnetit, das starke magnetische Eigenschaften hat und vermutlich im Kopf dieser Lebewesen angelagert ist. Diese Teilchen haben sich Wissenschaftler weltweit zum Vorbild genommen - sie wollen kleinste Magneten, die nur aus einem einzigen Molekül bestehen, künstlich herstellen: Die Vorteile dieser so genannten molekularen Magneten bestehen darin, dass sie viel flexibler als herkömmliche Magneten aus Metallen oder Oxiden sind. Außerdem verfügen sie über ein "Gedächtnis".

Professorin Dr. Annie Powell vom Institut für Anorganischen Chemie an der Universität Karlsruhe und ihr Team haben ein Molekül hergestellt, das in seinen magnetischen Eigenschaften alle vorangegangenen Versuche übertrifft: Mit "S = 83/2" - dem Wert, der den Magnetismus des Moleküls beschreibt - haben sie einen Weltrekord aufgestellt. Das Ergebnis veröffentlichen die Wissenschaftler im August in der Fachzeitschrift "Angewandte Chemie".

Verantwortlich für diese magnetischen Eigenschaften ist der sogenannte Elektronenspin, der Eigendrehimpuls von Elektronen. Normalerweise kommen Elektronen in einem Atom gepaart vor, d. h. sie teilen sich einen bestimmten Raum innerhalb der Atomhülle. Die Richtungen der Spins dieser beiden Elektronen sind einander genau entgegengesetzt. "Unsere Schwierigkeit besteht darin", erklärt Annie Powell, "zu erreichen, dass die Spins parallel stehen - und damit magnetisch sind." Ziel der Karlsruher Forscher war deshalb, durch eine besondere Bauweise des Moleküls möglichst viele einzelne, ungepaarte Elektronen mit dem gleichen Drehimpuls zu erhalten, denn: Je mehr Spins, desto mehr Magnetismus.


Das neue Molekül besteht aus 19 Mangan-Zentren. Insgesamt hat das Molekül 83 ungepaarte Elektronen, alle Spins zeigen in eine Richtung. Damit übertreffen Powell und ihr Team den bisherigen Rekord ungepaarter Elektronen, der in den USA aufgestellt wurde, deutlich. Nun geht es darum, die Bedingungen herauszufinden, unter denen sich das Molekül reproduzieren und damit industriell herstellen lässt. Ein weiteres Anwendungsfeld der Nano-Magneten könnte die Krebs-Therapie sein.

Powell und ihre Mitarbeiter sind die einzigen Forscher aus Deutschland, die am Exzellenznetzwerk "MAGMANet" (steht für "Molecular Approach to Nanomagnets and Multifunctional Materials") beteiligt sind. Hier arbeiten sie mit Wissenschaftlern von 17 Universitäten und Instituten aus ganz Europa zusammen. Finanziert wird dieses Projekt von der EU.
(Universität Karlsruhe, 31.08.2006 - NPO)
 
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